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生物细胞分子

文章来源:[SouVR.com]网络收集整理 作者:Frank/Tracy 发布时间:2010年06月03日 点击数: 字号:
,发挥稳定氢离子浓度的功能。同样,无机盐对肌肉、心肌的应激性的维持也有重要的作用。   3.参与或调节新陈代谢。体内很多酶需要离子结合才具有活性,有些离子可以增强或抑制酶的活性。某些离子参与物质转运、代谢反应、信息传递等多种功能。   无机盐是机体新陈代谢的重要调节和参与因素。


蛋白质:生命活动的主要表现者

  蛋白质是生物体的第二大化合物,在细胞的干重中,约一半以上是蛋白质,在活细胞中的含量在15%以上。蛋白质是大分子物质,分子量在6000至百万道尔顿。蛋白质的英文名叫做protein,源自希腊文προτο,它是“最原初的”,“第一重要的”意思。“朊”这个词就是根据protein的原意翻译的,但由于蛋白质一词沿用已久,所以“朊”并未被广泛采用。蛋白质在生物体内占有特殊的地位。蛋白质和核酸构成原生质中的主要成分,而原生质是生命现象的物质基础。   蛋白质是生命的结构基础和功能基础。蛋白质广泛地存在于细胞膜、液态基质、细胞器、核膜、染色体等结构中,蛋白质中的一半左右是酶-生物催化剂,细胞中众多的化学反应由酶分子催化。蛋白质种类众多,功能各异,总体来说,蛋白质具有下述功能:   1.催化和调控:体内物质代谢的一系列化学反应几乎都是由酶催化的。体内各组织细胞各种代谢的进行和协调,都与蛋白质的调控功能密切相关。   2.在协调运动中的作用:肌肉收缩是一种协调运动,肌肉的主要成分是蛋白质,肌肉收缩是肌肉中多种蛋白质组装成的粗丝、细丝完成的,从微观上看是细胞内微丝、微管的活动,精子、纤毛的运动等都与蛋白质的作用有关。   3.在运输及贮存中的作用:蛋白质在体内物质的运输和贮存中起重要作用。例如,全身各组织细胞时刻不能缺少的氧分子,就是由血红蛋白运输的;氧在肌肉中的贮存靠肌红蛋白来完成。铁在细胞内需与铁蛋白结合才能贮存。   4.在识别、防御和神经传导中的作用:体内各种传递信息的信使需与特异的受体相互识别,受体多为蛋白质,可见蛋白质在信息传递过程中起重要作用,另外,抗体对抗原的结合,神经冲动的传递等也是蛋白质参与完成的。   因此,蛋白质是生命过程中的主要分子,是生命现象的主要“演员”,蛋白质-生命的体现者。


核酸:生命活动的主宰者

  核酸在体内含量很少,分为两类:脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。DNA主要存在于细胞核中,RNA主要存在于细胞质中。RNA主要有信使核糖核酸(mRNA)、转运核糖核酸(tRNA)和核糖核蛋白体核糖核酸(rRNA)三种。   核酸是重要的生物大分子,是生物化学与分子生物学研究的重要对象和领域。生物的特征是生物大分子决定的。生物大分子有四类:核酸、蛋白质、多糖和脂质复合物。糖和脂质的合成由酶(蛋白质)催化完成,它们与蛋白质在一起,增加了蛋白质结构与功能的多样性。蛋白质的合成取决于核酸;然而生物功能通过蛋白质来实现,包括核酸的合成也需要蛋白质的作用。因此,生物体内最重要的大分子物质是DNA、RNA和蛋白质。由生物大分子和有关生物分子与无机分子或离子共同构成生物机体不同层次的结构;生物大分子之间以及与其他分子之间的相互作用决定了一切生命活动。概括地说,核酸(主要是DNA)是生命的操纵者,蛋白质是生命的表现者,糖和脂肪是生命的能源物质,磷脂是生物膜的结构基础,水是生命存在的介质环境,无机盐参与和调节新陈代谢。   G. Mendel于1865年发现豌豆杂交后代性状分离和自由组合的遗传规律。F. Miescher于1868年发现核酸(当时称核素),细胞学家和遗传学家曾猜测核素可能与遗传有关。19世纪开始知道有两类核酸,直到20世纪40年代才了解DNA和RNA都是细胞的重要组成物质,前者可引起遗传性状的变化,后者可能参与蛋白质的生物合成。50年代初生物学家开始接受DNA是遗传物质的观点。1953年,Watson和Crick提出DNA的双螺旋结构模型,才从分子结构上阐明了其遗传功能。半个世纪以来,核酸研究已经成为生物化学与分子生物学研究的核心和前沿,其研究成果改变了生命科学的面貌,也促进了生物技术产业的迅猛发展,充分表明这类物质有重要的生物功能。   核酸的功能主要有以下三点:   1.DNA是主要的遗传物质:DNA分布在细胞核内,是染色体的主要成分,而染色体是基因的载体。细胞内的DNA含量十分稳定,而且与染色体数目平行。基因是染色体上占有一定位置的遗传单位。基因有三个基本属性:一是可通过复制,将遗传信息由亲代传给子代;二是通过转录表达产生表型效应;三是可突变形成各种等位基因。但有些病毒的基因组是RNA,基因是RNA的一个片段。一些可作用于DNA的物理化学因素均可引起DNA突变从而引起遗传性状的改变。DNA的突变是生物进化的基础,即突变的累积导致生物进化。   2.RNA参与蛋白质的生物合成:实验表明,由3类RNA共同控制着蛋白质的生物合成。核糖体是蛋白质合成的场所。过去以为蛋白质肽键的形成是由核糖体的蛋白质所催化,称转肽酶。1992年H. F. Noller等证明23S rRNA具有核酶活性,能够催化肽键形成。rRNA约占细胞总RNA的80%,它是装配者并起催化作用。tRNA占细胞总RNA的15%,它是转换器,携带氨基酸并起解译作用。mRNA占细胞总RNA的3~5%,它是信使,携带DNA的遗传信息并起蛋白质合成的模板作用。   3.RNA功能的多样性:20世纪80年代RNA的研究揭示了RNA功能的多样性,它不仅是遗传信息由DNA传递到蛋白质的中间传递体,虽然这是它的核心功能,。归纳起来,RNA有5类功能:①控制蛋白质合成;②作用于RNA转录后加工与修饰;③基因表达和细胞功能的调节;④生物催化与其他细胞持家功能;⑤遗传信息的加工与进化。病毒RNA是上述功能RNA的游离成分。   生物体通过DNA复制,而使遗传信息由亲代传给子代;通过RNA转录和翻译而使遗传信息在子代得到表达。RNA具备诸多功能,无不关系着生物机体的生长和发育,其核心作用是基因表达的信息加工和调节。


糖:生命活动的主要能源物质

  糖在动物体内是四大类生物分子中含量最小的,但糖类是草食动物及人体消化吸收最多的食物成分(不计水),原因在于吸收的糖类消耗很快(能源物质)、可大量转化为脂肪贮存及糖原贮存量较小造成的。   糖是多羟基醛或多羟基酮类化合物。糖的基本单位是单糖,如葡萄糖、果糖等。多数单糖有链式和环式两种结构,并且环式结构存在α和β两种异构体,三者之间可以相互转化。由单糖可以聚合成双糖、寡糖、多糖。双糖如蔗糖(葡萄糖-果糖二聚体)、麦芽糖(葡萄糖二聚体)和乳糖(半乳糖二聚体),多糖的典型代表是植物中的淀粉和动物体的糖原。   糖在植物体中贮存较多,在动物体相对含量较小。动物体不能由无机物合成糖,动物体内的糖最初都是由植物提供的,植物通过光合作用能将二氧化碳和水合成为糖。   糖在体内有以下两方面的功能:   1.细胞的重要能源物质:动物体摄取糖后,大量的糖是作为能源物质被使用。糖在体内氧化,释放能量,释放的能量以热散发维持体温和贮存于ATP、磷酸肌酸中以供生命活动所用。动物体摄取的糖如果有剩余,能够合成肝糖原和肌糖原以贮存糖,但量相对较小,一个中等身材的人只能贮存约500g左右的糖原。糖在身体内很容易转化为高度还原的能源贮存形式脂肪,贮存于脂肪组织,以供糖缺乏的时候给身体提供能量。   2.糖在细胞内与蛋白质构成复合物,形成糖蛋白和蛋白聚糖,广泛地存在与细胞间液、生物膜和细胞内液中,它们有些作为结构成分出现,有些作为功能成分出现。因此,糖蛋白和蛋白聚糖也是生命现象的“演员”。


脂类:生命的备用能源和生物膜的结构基础

  脂类是动物体内的第三大类物质。脂类大都是非极性物质,很难溶于水,脂类分为脂肪和类脂两大类。脂肪是由甘油和脂肪酸缩合而成,类脂有磷脂、胆固醇及胆固醇酯等形式。脂肪的含量不稳定,是体内贮存的能源物质,变化很大,称为可变脂或贮脂,一般成年男性脂肪占体重的10~20%。磷脂由于是细胞的结构成分,因此含量是稳定的,称固定脂或膜脂,约占体重的5%。   1.   三脂酰甘油(脂肪)的丙三醇头部是亲水的,而3条脂肪酸尾部是疏水的。   2.
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